Para producir un agujero negro, los dos protones que chocan deberían acercarse a una distancia tremendamente pequeña, que el LHC está muy lejos de conseguir
En el LHC, haces de
protones que se mueven a una velocidad cercana a la de la luz chocan entre sí.
Cada uno de estos protones lleva una energía de 6,5 teraelectronvoltios (TeV).
Es la energía que hemos tenido durante el período 2015-2018, en el llamado RUN2
del LHC.
De entre las
interacciones fundamentales, tenemos constancia de que en los experimentos del
LHC entran en juego las interacciones electromagnética, nuclear fuerte y
nuclear débil. La gravitatoria, tal como la entendemos según la relatividad
general, tiene una intensidad muy débil para manifestarse. Por otro lado, las
masas de las partículas que colisionan y de sus productos son muy pequeñas y,
por tanto, los efectos gravitatorios entre ellas son totalmente despreciables
durante la colisión. Para producir un agujero negro, los dos protones que
chocan deberían acercarse a una distancia tremendamente pequeña, que el LHC
está muy lejos de conseguir con las energías de las que hablo. En los
experimentos del LHC probamos distancias y tamaños que son aún grandes para
conseguir que ambos protones o sus constituyentes, quarks y gluones, queden
gravitatoriamente atrapados.
Si la interacción
gravitatoria tiene una intensidad muy débil y las masas de las partículas son
muy pequeñas, ¿cómo podrían producirse microagujeros negros en el LHC? Pues la
verdad, difícilmente… La probabilidad de que ocurra es tan baja que podríamos
decir que es despreciable. Ahora bien, esto es así según el modelo teórico que
hoy día rige nuestro conocimiento, el modelo estándar, que a nivel microscópico
es válido hasta una cierta energía, básicamente la que probamos en el LHC, pero
que sabemos que no explica algunos de los fenómenos muy energéticos que ocurren
en la naturaleza. Es decir, este modelo no es la verdad absoluta, debe haber
alguna teoría más general, válida para energías superiores.
Alguna de las
propuestas de física más allá del modelo estándar propone la existencia de
dimensiones adicionales a las cuatro que conocemos, las tres espaciales más la
temporal. En ese contexto podría ocurrir que la interacción gravitatoria
discurriera por esas otras dimensiones, además de las conocidas, lo que podría
significar que la atracción gravitatoria fuera en realidad mucho más intensa
que lo que vemos. Es decir, en nuestro mundo tal como lo conocemos seríamos
sensibles solo a una porción de la gravedad. Si esos modelos, que de momento no
son más que teorías, existieran de verdad, podríamos abrir alguna de estas
dimensiones al colisionar partículas, es decir, algunas de las partículas
creadas podrían viajar por esas dimensiones desconocidas. En ese caso, lo que a
priori creemos que es una enorme cantidad de energía necesaria para crear
microagujeros negros, quizá no fuera tan alta y pudiera ser accesible con la
tecnología del LHC. En ese supuesto podríamos tener fenómenos de tipo
gravitatorio, como es la aparición de microagujeros negros, a unas energías no
tan elevadas como pensamos hoy en día.
Alguna de las
propuestas de física más allá del modelo estándar propone la existencia de
dimensiones adicionales a las cuatro que conocemos
Para entenderlo bien
se hicieron estudios con programas que simulaban la creación de microagujeros
negros en el LHC, es decir, de agujeros negros cuánticos, formados con la unión
de partículas elementales que se consiguieran acercar tanto que quedaran
atrapadas gravitacionalmente. Según estas simulaciones, en el caso de “abrirse”
las dimensiones extra y bajo una serie de condiciones, podrían producirse
microagujeros negros que serían de una masa muy, muy pequeña. Evidentemente no
tenemos que pensar en agujeros negros galácticos. Estos agujeros negros
acumulan todo aquello que entra en su horizonte de sucesos. Quizá alguien
piense que los microagujeros negros pudieran interaccionar con el detector, con
el propio LHC, y acabar absorbiendo la materia de los detectores y crecer a
costa de ello. Pero estos microagujeros negros, simulados, no lo olvides, son
inestables y se desintegrarían sin oportunidad para acumular nada, produciendo
una variedad de partículas en el estado final, que serían detectadas en los
experimentos.
En el LHC, analizamos
los datos recogidos en las colisiones y buscamos lo que se hubiera producido de
haberse creado y desintegrado estos microagujeros negros. Hasta ahora no hemos
encontrado ninguna señal significativa y deducimos límites a su producción, a
la masa que podrían tener y a las dimensiones adicionales que pudieran existir.
El próximo año comenzamos el llamado RUN3 del LHC, acumularemos más colisiones,
quizá con una energía de colisión algo más elevada, si tecnológicamente es
posible. Continuaremos con nuestros estudios y análisis de datos.
Begoña de la Cruz
Martínez es doctora en Física, investigadora en la Unidad CIEMAT-Física de
Partículas, en el Departamento de Investigación Básica del CIEMAT.
Fuente: El Pais.com